淺談茅以升工程科技思想

吳昕蕓

[摘 要]茅以升是我國(guó)著名的橋梁專家和工程教育家。他畢生致力于我國(guó)科技事業(yè)，并以其在工程實(shí)踐中所迸發(fā)出的科技思想，為我國(guó)橋梁的建設(shè)及科技人才的培養(yǎng)做出了巨大貢獻(xiàn)。本文旨在通過分析茅以升在工程建設(shè)中提出的工程創(chuàng)新科技思想，以期為科技思想更高效、快捷地轉(zhuǎn)化為科技成果提供思路。

[關(guān)鍵詞]科技；思想；規(guī)律；實(shí)踐

1.茅以升科技思想產(chǎn)生背景

茅以升（1896.1.9—1989.11.12）字唐臣，是中國(guó)現(xiàn)代橋梁工程先驅(qū)。他出生于江蘇鎮(zhèn)江的書香之家，從小受家庭的熏陶，好學(xué)上進(jìn)，善于對(duì)問題進(jìn)行獨(dú)立思考。1912年，孫中山先生在唐山路礦學(xué)堂講演時(shí)，指出開礦山、修鐵路的重要性，茅以升深受感染，堅(jiān)定了走“科學(xué)救國(guó)”、“工程建國(guó)”的道路。之后，他便把建設(shè)自己的祖國(guó)視為己任，更加努力讀書。1916年，從唐山工業(yè)專門學(xué)校畢業(yè)之后，茅以升被清華學(xué)堂官費(fèi)保送，去美國(guó)留學(xué)。1917年，他不僅獲得美國(guó)康奈爾大學(xué)土木專業(yè)碩士學(xué)位，還榮獲了該大學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)優(yōu)秀研究生的“斐蒂士”金質(zhì)研究獎(jiǎng)?wù)隆?921年，獲美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)大學(xué)工學(xué)院工學(xué)博士學(xué)位。其博士論文《橋梁桁架的次應(yīng)力》的科學(xué)創(chuàng)見，被稱為“茅氏定律”（1）。

在求學(xué)過程中，各位指導(dǎo)老師的思想使茅以升深受啟發(fā)，并且在今后的一生中，不僅自己堅(jiān)守老師的正確指導(dǎo)思想，而且試圖不斷把這些思想發(fā)揚(yáng)光大。比如大學(xué)時(shí)的恩師羅忠忱。此人曾留學(xué)美國(guó)學(xué)習(xí)土木工程，深受西方教育思想，因此他的教學(xué)方法也很西化，講課注重邏輯性且言簡(jiǎn)意賅。而且，他對(duì)學(xué)生的要求非常嚴(yán)格，經(jīng)常會(huì)出其不意地考學(xué)生，而且嚴(yán)格限制時(shí)間。若學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有交卷，判為零分；若計(jì)算結(jié)果沒有準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后三位，判為零分。他的思想，就是要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算結(jié)果的絕對(duì)準(zhǔn)確。因?yàn)閷碓诠こ淘O(shè)計(jì)中，一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的錯(cuò)誤將會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的事故（2）。從后來周恩來要求人民大會(huì)堂的工程設(shè)計(jì)方案中一定“要有茅以升的簽名來保證”，可以看出，羅老師對(duì)茅以升做工程設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)思想起了很大的作用。

再比如當(dāng)時(shí)在橋梁力學(xué)界有所建樹的康奈爾橋梁系的主任賈貝克，他對(duì)茅以升在科技思想上非常重要的影響是注重實(shí)踐。他曾對(duì)茅以升說：橋梁這門專業(yè)，實(shí)踐更為重要，沒有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等于什么都沒學(xué)會(huì)。在茅以升今后的工程實(shí)踐中，茅以升特別強(qiáng)調(diào)做工程要邊實(shí)踐邊學(xué)習(xí)，這與賈貝克老師的指導(dǎo)是分不開的。

2.茅以升的主要科技思想

2.1新科技方法要依自然規(guī)律而提出，利用已有的客觀條件解決問題

在中國(guó)，茅以升這個(gè)名字始終是和錢塘江大橋緊密聯(lián)系在一起的。錢塘江大橋位于浙江省杭州市西湖之南，六和塔附近的錢塘江上。它是由茅以升主持設(shè)計(jì)，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、建造的第一座公路鐵路兼用的現(xiàn)代化大橋（3）。然而，這個(gè)成就的取得相當(dāng)困難。由于錢塘江水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜，民間有“錢塘江上架橋——辦不到”的諺語，工程技術(shù)界也認(rèn)為在錢塘江上架橋幾乎無法實(shí)現(xiàn)。1933年，在資金緊張、設(shè)備簡(jiǎn)陋、國(guó)內(nèi)政局不穩(wěn)可能隨時(shí)停工的條件下，茅以升直面困難，迎難而上。在工程實(shí)踐中利用自然規(guī)律，突破了80多個(gè)技術(shù)難題，創(chuàng)造了一些新型的施工方法，保證了工程的順利進(jìn)展。

在建橋過程中，茅以升遇到的第一個(gè)難題就是打樁。根據(jù)測(cè)量，當(dāng)時(shí)一共要將1440根長(zhǎng)樁準(zhǔn)確地埋進(jìn)江底。雖然為此特別制作了兩只能起重140噸的打樁機(jī)船，但是因?yàn)榻啄嗌持杏猩暗[層，輕則打不下去，重則樁會(huì)折斷，這種力度很難掌握。這個(gè)難題讓茅以升和其他工作人員很焦慮。后來看到有人拿鐵壺澆花時(shí)，流出的水向花壇猛沖過去，把花壇中的小塊泥土沖出一個(gè)小洞，突然給了他靈感。他利用錢塘江水多的優(yōu)勢(shì)，把江水抽到高處，再向江底猛沖，把泥沙沖出一個(gè)洞后再把木樁放到洞里，然后用汽錘擊打。通過在工程中使用這種利用自然優(yōu)勢(shì)打樁的方法，茅以升使打樁的效率提高了30倍。

在建橋的過程中，怎樣把橋墩筑好也是一大難題。錢塘江水深流急流沙厚重，厚重的材料放在流沙里一般會(huì)隨江流的沖刷往上流方向移動(dòng)。為此，茅以升利用江底的水壓，發(fā)明了“沉箱法”：將鋼筋混凝土做成的箱子口朝下沉入水中，使其罩在江底；再用高壓氣把箱里的水排走，讓工人在箱里挖沙作業(yè)，使沉箱與木樁逐步結(jié)為一體；最后在沉箱上再筑橋墩。盡管方法已經(jīng)設(shè)想的比較全面，但因浪潮和江流的猛烈沖擊，放置沉箱仍會(huì)發(fā)生“亂竄”的情況。于是，茅以升和工作人員仔細(xì)研究江流和海潮的規(guī)律，趁漲潮時(shí)放下沉箱，落潮時(shí)借潮水之力讓其迅速就位。由此，解決了筑橋墩的問題。

在錢塘江上建橋，利用江水的優(yōu)勢(shì)來輔助運(yùn)用在了很多方面，很多科技創(chuàng)新思想也都由此產(chǎn)生。而這些，都是光學(xué)習(xí)書本、學(xué)習(xí)理論知識(shí)無法創(chuàng)造出來的。只有在實(shí)踐過程中，才更容易發(fā)現(xiàn)問題；然后通過各種思路找出應(yīng)對(duì)方案并檢驗(yàn)，再在實(shí)踐中得出檢驗(yàn)的結(jié)果。茅以升處理工程難題，不是想要通過征服自然達(dá)到自己的目的，而是善于利用自然的力量，順勢(shì)解決。這么做，不僅可以提高效率，而且可以促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這種科技思想是非常正確的。

2.2科學(xué)為生產(chǎn)服務(wù)，理論需通過實(shí)踐轉(zhuǎn)化為成果

茅以升所從事的工程建設(shè)領(lǐng)域，尤其需要產(chǎn)生實(shí)際的成果。僅通過研究理論來分析項(xiàng)目的可行性，是不可靠的。實(shí)際運(yùn)行過程中，不可能存在理論研究時(shí)假設(shè)存在的諸多理想狀態(tài)，實(shí)施過程中總是有意想不到的外部因素干擾。例如在錢塘江大橋筑橋墩時(shí)，若只通過思考放置沉箱是否可行，而不是通過實(shí)際放置，就不會(huì)發(fā)現(xiàn)海潮的干擾作用。因此要想理論和實(shí)際成果不脫節(jié)，就應(yīng)該把理論研究放到實(shí)踐操作中去檢驗(yàn)，不然只研究理論，不出成果，只會(huì)導(dǎo)致空想（4）。

基于此理念，1954年，茅以升率先提出“生產(chǎn)教育和研究的三位一體”，即“產(chǎn)學(xué)研”三結(jié)合的觀點(diǎn)，并在他所主持的鐵道科學(xué)研究院中貫徹執(zhí)行，要求科研人員為生產(chǎn)服務(wù)。他認(rèn)為：“我們進(jìn)行科學(xué)研究工作的目的主要有兩個(gè)：一是提出關(guān)于新技術(shù)的建議，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中試行推廣，以便解決生產(chǎn)中的技術(shù)問題，進(jìn)行技術(shù)改造，或者生產(chǎn)新品種，實(shí)行新措施；二是提出科學(xué)上的新理論，以便逐漸形成新技術(shù)，為將來的生產(chǎn)服務(wù)?？偟膩碚f，科學(xué)研究的任務(wù)就是為了生產(chǎn)，包括今天的和明天的（5）?！?

茅以升對(duì)此做了一個(gè)生動(dòng)的類比：如果基礎(chǔ)科學(xué)是棉花，技術(shù)科學(xué)是布匹，那么生產(chǎn)實(shí)踐就是衣服?？茖W(xué)的最終歸宿還在生產(chǎn)的運(yùn)用，棉花、布匹的最終歸宿就是做成衣服。為了提高科學(xué)變?yōu)樯a(chǎn)的轉(zhuǎn)化率，他提出了“習(xí)而學(xué)”的思想，打破傳統(tǒng)理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象，建議學(xué)生邊實(shí)踐邊學(xué)習(xí)。他把橋梁專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容按學(xué)年分為四個(gè)階段（6）：第一年級(jí)，新生在造橋工地和橋梁工廠各實(shí)習(xí)半年，練習(xí)繪圖；第二年級(jí)，前半年學(xué)習(xí)與橋梁有直接關(guān)系的理論課程，后半年在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，晚間閱書及繪圖；第三年級(jí)，前半年在學(xué)校學(xué)習(xí)較為基本的理論課，后半年在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)較為負(fù)責(zé)的施工、管理和設(shè)計(jì)等項(xiàng)目，晚間閱書及繪圖；第四年級(jí)，全年在校學(xué)習(xí)基礎(chǔ)科學(xué)課程并在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)時(shí)，必須有各種教師（教授或者工程師）協(xié)助布置每天工作計(jì)劃，講解工作內(nèi)容，并安排有經(jīng)驗(yàn)的工人對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。這樣，在實(shí)踐過程中，學(xué)生不僅可以加深對(duì)理論的理解，而且可能在實(shí)踐過程中發(fā)掘新的解決方案，其結(jié)果不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且可以創(chuàng)造出新產(chǎn)品。

不僅如此，為了盡快達(dá)到理論與實(shí)踐的理性契合，加快教育界與產(chǎn)業(yè)界的互動(dòng)，茅以升還設(shè)計(jì)了彈性化的學(xué)制管理，即在每一學(xué)年結(jié)束后，學(xué)生都可以根據(jù)自己是否需要繼續(xù)接受理論知識(shí)來選擇是否直接開始就業(yè)。這種彈性化的學(xué)制管理，可以將擁有不同層次理論的人才根據(jù)企業(yè)需要，安排在各個(gè)崗位，將他們掌握的理論知識(shí)運(yùn)用到不同層面的實(shí)踐中去，用這種方法，可以加快不同層面工程項(xiàng)目的開發(fā)，提高科研成果的轉(zhuǎn)化率。這種理念就是我們現(xiàn)在經(jīng)常提到的“產(chǎn)學(xué)研”，概括起來說就是：企業(yè)、科研院所和高等學(xué)校之間通過合作，將科研理論通過開發(fā)，變?yōu)閷?shí)際成果推向市場(chǎng)。

2.3生產(chǎn)要為科學(xué)服務(wù)，引申為國(guó)家要為培養(yǎng)科技人才而實(shí)施激勵(lì)政策

茅以升所提出的生產(chǎn)要為科學(xué)服務(wù)，主要是指生產(chǎn)要為科學(xué)提供器材、輸送科技人才等。但是，這些都不是輕而易舉能得到的。優(yōu)質(zhì)先進(jìn)的科技器材需要大量資金購買，沒有國(guó)家的資助，個(gè)人難以承擔(dān)；杰出的科技人才如果僅占少數(shù)也是不夠的，一個(gè)國(guó)家整體科技力量的提高，需要杰出科學(xué)家和千千萬萬個(gè)科研工作者共同努力，如果沒有國(guó)家的激勵(lì)政策，難以確保大多有科技天賦的人愿意從事這一工作。

從茅以升自身的經(jīng)歷來說，也處處可以看出國(guó)家對(duì)科技工作者的激勵(lì)政策。由于茅以升之前的學(xué)業(yè)優(yōu)異、能力突出，國(guó)家給他提供工程人員、經(jīng)費(fèi)、器材，助他修建錢塘江大橋、人民大會(huì)堂等，讓他充分施展自己的才能；修建完畢，給他應(yīng)有的職位、贊譽(yù)和待遇，讓他在受褒獎(jiǎng)、無后顧之憂的條件下繼續(xù)努力工作；同時(shí)，由于對(duì)他的信任，給予他培養(yǎng)更多科技人才的機(jī)會(huì)……想要科學(xué)家及科技工作者充分發(fā)揮自己的才能與智慧，國(guó)家的激勵(lì)政策作用相當(dāng)顯著。

3.總結(jié)

利用已有的客觀條件，依自然規(guī)律解決問題；強(qiáng)調(diào)“產(chǎn)學(xué)研”，提出科技要為生產(chǎn)服務(wù)，提高科研成果轉(zhuǎn)化率；認(rèn)為生產(chǎn)要為科學(xué)服務(wù)，是茅以升的主要科技思想。正是在這些思想的指導(dǎo)下，茅以升在中國(guó)乃至世界橋梁建設(shè)領(lǐng)域取得了不凡的成績(jī)，并為科技思想與科技成果的高效轉(zhuǎn)化提供思路。這些重要的工程科技思想對(duì)我國(guó)目前的科技領(lǐng)域研究仍具有重大的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李瑞婷.中國(guó)近代高等工程教育家教育思想研究[D].天津：天津大學(xué)，2012

[2]茅青.我們家的人和事[M].南京：江蘇文藝出版社，2009年4月

[3]茅以升.錢塘江建橋回憶[M].北京：文史資料出版社，1982：13-15，22

[4]吳大中，趙遠(yuǎn)東，盛毅等.電路理論與實(shí)踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[5]徐炎章.論茅以升的工程科技思想[J].自然辨證法研究，2012年5月

[6]鮑健強(qiáng)，翁默斯，錢佩忠.著名橋梁專家茅以升“習(xí)而學(xué)”工程教育思想及其啟示[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）.2011年9月

注釋：

（1）李瑞婷.中國(guó)近代高等工程教育家教育思想研究[D].天津：天津大學(xué)，2012

（2）茅青.我們家的人和事[M].南京：江蘇文藝出版社，2009年4月

（3）茅以升.錢塘江建橋回憶[M].北京：文史資料出版社，1982：13-15，22

（4）吳大中，趙遠(yuǎn)東，盛毅等.電路理論與實(shí)踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

（5）徐炎章.論茅以升的工程科技思想[J].自然辨證法研究，2012年5月

（6）鮑健強(qiáng)，翁默斯，錢佩忠.著名橋梁專家茅以升“習(xí)而學(xué)”工程教育思想及其啟示[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）.2011年9月